本發(fā)明屬于核測井，具體涉及一種針對潛山儲層中子孔隙度測量的多變量反演方法。

背景技術：

1、地層孔隙度在儲層評價和油氣評價中起著至關重要的作用。中子孔隙度測井通過測量地層中氫核的含量來確定巖石的孔隙度，這對評估地層的儲集能力至關重要。它不僅能有效識別油氣層，還能通過測量中子的減速能力差異以區(qū)分油層和水層，這對油田開發(fā)和生產管理具有重要價值。此外，通過測量中子與地層原子核的非彈性散射而產生的伽馬射線，可以分析地層中元素的成分，提供地層的化學和礦物學信息。中子孔隙度測井技術能夠在鉆井過程中實時進行地層評價，提供更及時、更準確的地層信息，以優(yōu)化鉆井方案并提高鉆井效率。中子孔隙度測井技術較高的探測深度和縱向分辨率使其能夠提供更精細的地層結構信息，這對復雜地層的勘探和開發(fā)尤為重要。

2、隨著油氣勘探技術的發(fā)展，渤海深層潛山儲層逐步成為中國近海盆地的油氣勘探和開發(fā)的重要目標。與常規(guī)儲層相比，中生代以來，研究區(qū)經歷了過印支、燕山、喜山等多期構造運動改造，發(fā)育北東向、北西向多組斷層，形成了斷塊、斷背斜等多種類型的潛山構造。構造運動是研究區(qū)裂縫發(fā)育的主導因素，并且在巖溶時期斷裂發(fā)育，巖溶作用較為強烈，使得研究區(qū)的潛山儲集空間以宏觀的“縫-洞”體系為主。但研究區(qū)的原生孔隙度較低，大大增加孔隙度測量難度。同時在實測井數據處理過程中，雖然有裸眼井徑的測量值，但由于受超聲波測距儀標定準確性以及鉆井液密度、儀器測速等井下復雜環(huán)境影響，導致使用超聲波測井儀獲得的井徑測量值的準確度有時難以保證。

3、而井徑的大小直接決定了儀器外鉆井液含氫指數對中子測量的影響。且在使用圖版時需要已知可靠的井徑參數，才能得到準確的校正結果。因此，當井徑的測量準確度難以保證時，校正圖版方法的準確度較低。隨鉆中子孔隙度測井儀器是放置于井眼中心位置完成測量的，因此中子測井結果會受井徑和儀器偏心距的雙重影響。電纜中子孔隙度測井儀器當其姿態(tài)受環(huán)境因素發(fā)生變化時，中子測井結果同樣也會受到井徑和儀器偏心距的雙重影響，導致儀器因井液含氫指數變化而產生較大的測量誤差。

4、因此，有必要研究針對潛山儲層中子孔隙度測井結果受井徑和儀器偏心距的雙重影響，建立陣列探測器多響應模型，進而設計一種井徑、儀器偏心距與地層孔隙度的多變量反演方法，實現(xiàn)對井徑和偏心距影響的自校正的同時準確反演地層孔隙度。

技術實現(xiàn)思路

1、針對當前潛山儲層中子孔隙度測井技術中井徑變化與儀器偏心距導致的井下測量準確度的不確定性，以及由此引發(fā)的孔隙度環(huán)境校正復雜且測量精度受限的問題，本發(fā)明提供了一種針對潛山儲層中子孔隙度測量的多變量反演方法，大幅提升潛山儲層中子孔隙度測量的精確度和可靠性。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方法如下：

3、一種針對潛山儲層中子孔隙度測量的多變量反演方法，包括以下步驟：

4、步驟1、構建中子測井儀器陣列探測器，包括6m個在近源距上呈半圓形依次排布的近源距探測器，以及6m個在遠源距上呈半圓形依次排布的遠源距探測器；其中，m≥1；

5、步驟2、利用中子測井儀器陣列探測器測量潛山儲層，計算近源距探測器與遠源距探測器之間的計數比值r：

6、

7、并根據各近源距探測器和各遠源距探測器在中子測井儀器陣列探測器中的位置，定義第一計數比值r1和第二計數比值r2：

8、

9、式中，ni,i＝1,2,…,6m為第i,i＝1,2,…,6m個近源距探測器的計數率；fi,i＝1,2,…,6m為第i個遠源距探測器的計數率；

10、步驟3、構建多變量反演模型：

11、

12、式中，por為中子測井儀器陣列探測器在r對應的探測器組合下的孔隙度；por1為中子測井儀器陣列探測器在r1對應的探測器組合下的孔隙度；por2為中子測井儀器陣列探測器在r2對應的探測器組合下的孔隙度；cal為井徑；offset為儀器偏心距；a、b和c均為根據中子測井儀器陣列探測器在r對應的探測器組合下測試已知孔隙度的刻度井而擬合得到的響應系數；a1、b1和c1均為根據中子測井儀器陣列探測器在r1對應的探測器組合下測試已知孔隙度的刻度井而擬合得到的響應系數；a2、b2和c2均為根據中子測井儀器陣列探測器在r2對應的探測器組合下測試已知孔隙度的刻度井而擬合得到的響應系數；d′1′、d′1、d1、e1″、e1′和e1均為中子測井儀器陣列探測器在r1對應的探測器組合下對不同孔隙度隨儀器偏心距變化曲線進行蒙特卡洛仿真模擬所得的響應系數；d′2′、d′2、d2、e2″、e2′和e2均為中子測井儀器陣列探測器在r2對應的探測器組合下對不同孔隙度隨儀器偏心距變化曲線進行蒙特卡洛仿真模擬所得的響應系數；

13、根據r、r1和r2，反演得到por、por1、por2、cal和offset；

14、步驟4、定義相對偏心距offsetre：

15、

16、式中，od為中子測井儀器陣列探測器的外徑大??；offsetmax為當前井徑cal下中子測井儀器陣列探測器可達到的最大偏心距離；

17、步驟5、采用二分法對offsetre進行迭代反演，具體過程為：

18、步驟5.1、令迭代次數k＝1，并令offset＝0時對應的offsetre為第1次迭代時的首端相對偏心距offset＝(cal-od)/2時對應的offsetre為第1次迭代時的末端相對偏心距得到第1次迭代時的相對偏心距范圍

19、步驟5.2、在第k次迭代時，利用中子測井儀器，測得對應的首端井徑范圍，以及對應的末端井徑范圍；

20、步驟5.3、在第k次迭代時，按照固定步進提取首端井徑范圍中的待計算首端井徑，以及提取末端井徑范圍中的待計算末端井徑，并計算各待計算首端井徑對應的損失函數lossk，以及各待計算末端井徑對應的損失函數loss′k；取第k次迭代時所有l(wèi)ossk和所有l(wèi)oss′k中的最小值，記為

21、步驟5.4、判斷與上次一迭代時之間的差值是否等于預設損失函數誤差(其中k>1)，或者迭代次數k是否等于預設最大迭代次數，若均不滿足，則將所在井徑范圍對應的相對偏心距作為第k+1次迭代時的一個相對偏心距端點，的中點作為第k+1次迭代時的另一個相對偏心距端點，進而獲得第k+1次迭代時的相對偏心距范圍，并令k＝k+1，轉回步驟5.2；否則，迭代終止，輸出對應的井徑、相對偏心距和孔隙度，作為反演結果。

22、進一步地，步驟5.3中的lossk和loss′k均采用損失函數計算公式得到，即：

23、

24、式中，loss為待計算的損失函數；wp、wr、wc和wd均為正則項因子；為地層深度方向導數；cal為當前損失函數計算采用的待計算井徑；offset為cal對應的儀器偏心距；por1和por2通過將cal和offset帶入多變量反演模型而計算得到；為根據反演得到的計數比值r；n(cal,offset)為關于cal和offset的概率密度函數。

25、進一步地，所述通過將反演得到的por′帶入多變量反演模型而計算得到，por′的計算公式為：

26、

27、式中，ω1和ω2分別為r1和r2對孔隙度的靈敏度，公式為：

28、

29、進一步地，所述n(cal,offset)的計算公式為：

30、

31、式中，σ1為井徑的標準差；σ2為和的標準差；μ1為井徑的均值；μ2為和的均值。

32、進一步地，步驟5.4輸出的孔隙度輸出的孔隙度根據第k次迭代時por′的計算公式而得到。

33、進一步地，步驟5.3中固定步進的取值為首端井徑范圍的百分之一。

34、進一步地，步驟5.4中預設損失函數誤差的取值為0.0001，預設最大迭代次數的取值不低于100次。

35、進一步地，所述近源距探測器與遠源距探測器為尺寸一致的3he管。

36、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果如下：

37、本發(fā)明提出了一種針對潛山儲層中子孔隙度測量的多變量反演方法，通過構建中子測井儀器陣列探測器和多變量反演模型，巧妙地將井徑和儀器偏心距對測量結果準確性的雙重不確定性影響，轉化為數學上的多元方程組求解問題，不僅簡化了復雜環(huán)境條件下的數據處理流程，還為同時反演孔隙度與環(huán)境參數(井徑、儀器偏心距)提供了堅實的理論基礎和可操作性強的技術路徑；

38、本發(fā)明可有效降低測井結果受井徑波動及儀器偏心距變化所產生的雙重環(huán)境效應的負面影響，顯著緩解環(huán)境校正的復雜性與難度，從而大幅提升潛山儲層中子孔隙度測量的精確度和可靠性，對于提升油氣勘探與開發(fā)效率，優(yōu)化儲層評價精度，具有極其重要的實踐意義和應用價值。